[發(fā)明專利]基于井下5G通訊網絡的主從式防越級跳閘保護方法和系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2021-06-23
• 公開（公告）號: CN115513910A
• 公開（公告）日: 2022-12-23
• 發(fā)明（設計）人: 劉倪宣;侯煒;倪群輝;王櫟濤;石勇
• 申請（專利權）人: 南京南瑞繼保工程技術有限公司
• 主分類號: H02H7/26
• 分類號: H02H7/26;H04W4/30;G01R31/08;H02J13/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 施昊

本發(fā)明公開了一種基于井下5G通訊網絡的主從式防越級跳閘保護系統(tǒng)，包括共同接入井下5G無線通訊網絡的分布式防越級跳閘主保護裝置和集中式防越級跳閘后備保護裝置，構建主從式防越級保護網絡拓撲結構。本發(fā)明的保護方法為：分布式防越級跳閘邏輯設置為主保護，當發(fā)生故障時，跳開本級故障開關并通過5G網絡發(fā)送R?GOOSE閉鎖跳閘信號，閉鎖相鄰上級保護動作；在主保護跳開故障開關失敗時，集中式后備防越級保護通過分析井下全域防越級跳閘網絡的R?GOOSE報文，自適應識別故障線路、定位故障點，跳開故障點相鄰上級開關，將故障點快速隔離。本發(fā)明通過CPE與井下5G基站通訊，提高了防越級跳閘保護的可靠性和選擇性。

技術領域

本發(fā)明涉及防越級跳閘保護方法和系統(tǒng)，尤其涉及一種基于井下5G通訊網絡的主從式防越級跳閘保護方法和系統(tǒng)。

背景技術

現階段，基于GOOSE光纖通訊的煤礦井下防越級保護解決方案在煤礦系統(tǒng)被大量使用，這種方案依托電力監(jiān)控光纖以太網，在上下級微機保護裝置中配置GOOSE信號閉鎖關系，下級故障閉鎖相鄰上級，逐級閉鎖，形成的“地面+井下”高壓供電系統(tǒng)全線速動方案。然而，在實際運行過程中，卻存在一些的痛點、難點亟待解決：

(a)井下防越級跳閘保護系統(tǒng)，網絡通訊是生命線。但是由于井下作業(yè)環(huán)境復雜，工程車輛往來運行有損壞線纜的風險。當線纜受損后，一方面微機保護裝置間的通訊會發(fā)生中斷，井下防越級跳閘保護失去作用，如果不投入后備保護，則會越級跳閘；另一方面修復線纜需要花費大量人力，不能及時恢復，井下生產會受到嚴重影響。

(b)防越級跳閘保護，一般采用分布式網絡結構，在每級線路和分段開關上，配置智能防越級跳閘保護裝置。當故障發(fā)生時，本級保護裝置會立刻向上發(fā)送跳閘閉鎖信號；若故障引起交流供電的最下級綜保裝置失電，同時一次開關機構由于電壓跌落到門檻下，機械開關不能跳開，導致故障不能切除，則防越級跳閘后備保護動作。一般而言，后備保護動作時間采用級差式整定原則，級數越多，有時會超過1000ms，動作時間整定越長，故障存在的時間越久，嚴重影響煤礦井下生產安全。因此，在沒有一種無極差動作時間的后備防越級保護系統(tǒng)來配合切除故障的，則分布式防越級保護并不可靠。

發(fā)明內容

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的是提供一種不依賴物理鏈路，能實現有效提高防越級跳閘保護系統(tǒng)的可靠性和選擇性的基于井下5G通訊網絡的主從式防越級跳閘保護方法和系統(tǒng)。

技術方案：一種基于井下5G通訊網絡的主從式防越級跳閘保護系統(tǒng)，包括分布式防越級跳閘保護裝置、集中式防越級跳閘保護裝置、礦用隔爆兼本安5G基站和CPE裝置；所述分布式防越級跳閘保護裝置和集中式防越級跳閘保護裝置分別與井下的礦用隔爆兼本安5G基站連接；所述分布式防越級跳閘保護裝置為多級防越級跳閘保護裝置，下級防越級跳閘保護裝置通過5G無線通訊系統(tǒng)對上級防越級保護裝置發(fā)送跳閘閉鎖信號；所述5G無線通訊系統(tǒng)通過5G終端CPE裝置進行無線通訊。

進一步，所述分布式防越級跳閘保護裝置和集中式防越級跳閘保護裝置分別對上級防越級跳閘保護裝置發(fā)送的防越級跳閘閉鎖信號均為R-GOOSE格式，將在局域網內信息交換的GOOSE報文轉換為具有路由功能的R-GOOSE格式，所述R-GOOSE格式報文中包含源地址、目的地址。

進一步，還包括網絡拓撲結構，所述網絡拓撲結構包括主網絡結構和從網絡結構；所述主網絡結構為分布式拓撲結構，本級的防越級跳閘保護裝置與相鄰上下級防越級跳閘保護裝置通過5G終端CPE裝置進行通訊；從網絡結構為集中式拓撲機構，各級保護裝置均與集中式防越級跳閘保護裝置進行通訊，實時傳輸各級保護裝置接收和發(fā)送的R-GOOSE報文。

進一步，所述CPE裝置為可拔插式的板卡，內嵌到防越級跳閘保護裝置中。